РАЗЛИЧИЕ ПОЛОЖЕНИЯ В КОНЦЕ ДРЕВНЕГО МИРА, ОКОЛО 300 г., И В КОНЦЕ СРЕДНЕВЕКОВЬЯ — 1453 г.28 18 страница

Превращение химической энергии в электричество посредством гальванической цепи есть процесс, о ходе которого мы почти ни­чего не знаем и сможем узнать что-нибудь более определенное, пожалуй, лишь тогда, когда лучше познакомимся с modus operandi [способом действия] самого электрического движения.

{118}

Цепи приписывается некоторая «электрическая разъедини­тельная сила», вполне определенная для каждой определенной цепи. Как мы видели в самом начале, Видеман вынужден признать, что эта электрическая разъединительная сила не является опреде­ленной формой энергии. Наоборот, она прежде всего не что иное, как способность, как свойство той или иной цепи превращать в еди­ницу времени определенное количество освобождающейся химиче­ской энергии в электричество. Сама эта химическая энергия ни­когда во всем ходе процесса не принимает форму «электрической разъединительной силы», а, напротив, тотчас же и непосредственно принимает форму так называемой «электродвижущей силы», т. е. электрического движения. Если в обыденной жизни говорят о силе какой-нибудь паровой машины в том смысле, что она способна превратить в единицу времени определенное количество теплоты в движение масс, то это вовсе не основание для того, чтобы перено­сить эту путаницу понятий и в науку. С таким же успехом можно было бы говорить о различной силе пистолета, карабина, гладко­ствольного ружья и винтовки, стреляющей удлиненными пулями, потому что они при одинаковом заряде пороха и одинаковом весе нули стреляют па различное расстояние. Но здесь нелепость по­добного способа выражения бросается в глаза. Всякий знает, что причиной, приводящей пулю в движение, является воспламенение пороха и что различная дальнобойность ружья обусловливается исключительно только большей или меньшей растратой энергии, в зависимости от длины ствола, от зазора пули⁴⁰ и от ее формы. Но то же самое относится к силе пара и к электрической разъеди­нительной силе. Две паровые машины при прочих равных условиях, т. е. при предположении, что в обеих в одинаковые промежутки времени освобождаются одинаковые количества энер­гии, или две гальванические цепи, удовлетворяющие тем же са­мым условиям, отличаются друг от друга в отношении производи­мой ими работы лишь тем, что в них имеет место большая или мень­шая растрата энергии. И если техника огнестрельного оружия обходилась до сих пор во всех армиях без допущения особой огне­стрельной силы оружия, то для науки об электричестве совершенно непростительно допускать какую-то аналогичную этой огне­стрельной силе «электрическую разъединительную силу», силу, в которой йот абсолютно никакой энергии и которая, следова­тельно, из самой себя не может произвести работы даже на одну миллионную долю мнллиграммиллиметра.

То же самое относится и ко второй форме этой «разъедини­тельной силы», к упоминаемой Гсльмгольцем «электрической контактной силе металлов». Она есть не что иное, как свойство ме­таллов превращать при их контакте имеющуюся налицо энергию другого рода в электричество. Значит, она опять-таки оказывается силой, не содержащей в себе и искорки энергии. Допустим вместо с Впдеманом, что источник энергии контактного электричества

{119}

заключается в живой силе движения сцепления; в таком случае эта энергия существует сперва в виде этого движения масс и пре­вращается при исчезновении его немедленно в электрическое движение, не принимая ни на один момент формы «электрической контактной силы».

А нас сверх того уверяют еще в том, что этой «электрической разъединительной силе», —которая не только но содержит в себе никакой энергии, но по самому существу своему и не может со-держать ее, — пропорциональна электродвижущая сила, т. е. появляющаяся снова в форме электрического движения химиче­ская энергия! Эта пропорциональность между неэнергией и энер­гией относится, очевидно, к области топ самой математики, в ко­торой фигурирует «отношение единицы электричества к мил­лиграмму». По за нелепой формой, обязанной своим бытием только тому, что простое свойство рассматривается здесь как какая-то мистическая сила, скрывается весьма простая тавто­логия: способность определенной цепи превращать освобождаю­щуюся химическую энергию в электричество измеряется — чем? Отношением количества энергии, появляющейся снова в цепи в форме электричества, к потребленной в цепи химической энер­гии. Вот и все.

Чтобы прийти к- допущению некоей электрической разъедини­тельной силы, нужно брать всерьез принимаемую по нужде фик­цию двух электрических жидкостей. Чтобы перевести эти жид­кости из состояния их нейтральности в состояние их полярно­сти, следовательно, чтобы оторвать их друг от друга, необходима известная затрата энергии—электрическая разъединительная сила. Раз эти два электричества отделены друг от друга, то, при своем обратном соединении, они могут выделить обратно то же самое количество энергии — электродвижущую силу. Но так как в наше время уже ни один человек, не исключая и Видемапа, не рассма­тривает эти два электричества как нечто реально существующее, то останавливаться подробнее на такого рода взглядах значило бы писать для покойников.

Основная ошибка контактной теории заключается в том, что она не может освободиться от представления, будто контактная сила или электрическая разъединительная сила является неко­торым источником энергии. Избавиться от этого представления было, конечно, трудно, после того как превратили в некую силу простое свойство известного аппарата опосредствовать превраще­ние энергии: ведь сила как раз должна быть некоторой определен­ной формой энергии. Так как Видеман не может освободиться от этого неясного представления о силе, хотя наряду с ним он при­нужден допустить современные представления о неуничтожимой и несотворимой энергии, то он скатывается к указанному выше бес­смысленному объяснению тока № 1 и впадает во все рассмотренные затем противоречия.

{120}

Если выражение «электрическая разъединительная сила» прямо бессмысленно, то выражение «электродвижущая сила» по меньшей мере излишне. Мы имели тепловые двигатели задолго до того, как получили электромоторы, и тем не менее теория теплоты отлично обходится без особой теплодвижущей силы. Подобно тому как про­стое выражение «теплота» обнимает собою все явления движения, относящиеся к этой форме энергии, так и выражение «электри­чество» может обнимать собою все относящиеся сюда явления. К тому же весьма многие формы проявления электричества вовсе не носят непосредственно «двигательного» характера: намагничи­вание железа, химическое разложение, превращение в теплоту. И, наконец, во всякой области естествознания, даже в механике, делают шаг вперед каждый раз, когда где-нибудь избавляются от слова сила.

Мы видели, что Видеман с известной неохотой принял хими­ческое объяснение процессов в цепи. Эта неохота нигде не поки­дает его. Повсюду, где он может по какому-нибудь поводу придраться к так называемой химической теории, он это неукосни­тельно делает. Так, например, он замечает: «Совершенно не дока­зано, что электродвижущая сила пропорциональна интенсивности химического действия» (т. I, стр. 791). Конечно, эта пропорцио­нальность наблюдается не во всех случаях. Но там, где она не имеет места, это доказывает лишь то, что цепь плохо сконструи­рована, что в ней происходит растрата энергии. И поэтому тот же самый Видеман вполне прав, когда он в своих теоретических вы­водах совершенно не считается с такими побочными обстоятель­ствами, которые искажают чистоту процесса, и без дальнейших околичностей утверждает, что электродвижущая сила какого-нибудь элемента равна механическому эквиваленту химического действия, совершающегося в нем в единицу времени при единице интенсивности тока.

В другом месте мы читаем: «Что, далее, в цепи из кислоты и ще­лочи соединение кислоты с щелочью не является причиной обра­зования тока, это следует из опытов § 61 (Беккереля и Фехнера), § 260 (Дюбуа-Реймона) и § 261 (Ворм-Мюллера), согласно которым в известных случаях, когда кислота и щелочь даны в эквивалент­ных количествах, не возникает никакого тока, а также из при­веденного в § 62 опыта (Генрици), согласно которому при включе­нии раствора селитры между водным раствором едкого кали и азотной кислотой электродвижущая сила появляется таким же образом, как и без этого включения» (т. I, стр. 791) ⁴¹.

Вопрос о том, является ли соединение кислоты со щелочью причиной образования тока, очень серьезно занимает нашего автора. В такой форме на него очень легко ответить. Соединение кислоты со щелочью является прежде всего причиной образования соли, причем освобождается энергия. Примет ли эта энергия цели­ком или отчасти форму электричества, зависит от обстоятельств,

{121}

при которых она освобождается. В цепи, состоящей, например, из азотной кислоты и раствора едкого кали между платиновыми электродами, это будет иметь место по крайней мере отчасти, при­чем для образования тока безразлично, включат ли или не включат между кислотой и щелочью раствор селитры, так как это может самое большее замедлить, но не предотвратить образование соли. Если же взять цепь вроде ворммюллеровской, на которую по­стоянно ссылается Видеман, где кислота и раствор щелочи нахо­дятся посредине, а на обоих концах — раствор их соли, и притом в той самой концентрации, как и образующийся в цепи раствор, то само собою разумеется, что никакого тока не может возник­нуть, ибо конечные члены — так как везде образуются тождествен­ные тела — не допускают возникновения ионов. Следовательно, мы здесь мешаем превращению освобождающейся энергии в элек­тричество столь же непосредственным образом, как если бы мы вовсе не замкнули цепь; нечего поэтому удивляться тому, что мы здесь не получаем тока. Но что вообще кислота и щелочь могут дать ток, доказывает следующая цепь: уголь, серная кислота (1 на 10 воды), едкое кали (1 на 10 воды), уголь — цепь, обладаю­щая, по Раулю, силой тока в 73^*; а что они при целесообразном устройстве цепи могут дать силу тока, соответствующую огром­ному количеству освобождающейся при их соединении энергии, следует из того, что сильнейшие из известных нам цепей основаны почти исключительно на образовании щелочных солей, например у Уитстона: платина, хлорная платина, калиева амальгама, сила тока — 230; перекись свинца, разбавленная серная кислота, калиева амальгама — 326; перекись марганца вместо перекиси свинца — 280; причем каждый раз, когда вместо калиевой амальгамы употре­блялась цинковая амальгама, сила тока падала почти в точности на 100. Точно так же Бец (Beetz) получил в цепи: твердая перекись марганца, раствор марганцевокислого калия, водный раствор едкого кали, калий — силу тока 302; далее: платина, разбавлен­ная серная кислота, калий — 293,8; Джоуль: платина, азотная кислота, водный раствор едкого кали, калиева амальгама — 302. «Причиной» этих исключительно сильных токов является несом­ненно соединение кислоты с щелочью или с щелочным металлом и освобождающееся при этом огромное количество энергии.

Несколькими страницами далее мы снова читаем у Видемана: «Следует, однако, помнить, что за мору электродвижущей силы замкнутой цепи надо принимать не прямо эквивалент работы всего химического действия, которое обнаруживается в месте контакта разнородных тел. Если, например, в беккерелевской цепи из кис­лоты и щелочи (iter'.-m Crispinus!)⁴² соединяются оба эти веще­ства; если в цепи: платина, расплавленная селитра, уголь —

{122}

уголь сгорает; если в обыкновенном элементе: медь, нечистый цинк, разбавленная серная кислота — цинк быстро растворяется, обра­зуя местные токи, то значительная часть произведенной при этих химических процессах работы» (следовало бы сказать: освобо­жденной энергии) ...«превращается в теплоту и, таким образом, теряется для всей цепи» (т. I, стр. 798). Все эти процессы сво­дятся к потере энергии в цепи; они не затрагивают того факта, что электрическое движение образуется из превращенной хими­ческой энергии, и касаются только вопроса о количестве превра­щенной энергии.

Электрики потратили бездну времени и сил на то, чтобы соста­вить разнообразнейшие цепи и измерить их «электродвижущую силу». В накопленном благодаря этому экспериментальном мате­риале имеется очень много ценного, но безусловно еще больше ненужного. Какое, например, научное значение имеют опыты, в которых в качестве электролита берется «вода», являющаяся, как теперь доказано Ф. Кольраушом, самым дурным проводником и, следовательно, самым дурным электролитом, опыты, в кото­рых, следовательно, процесс опосредствуется не водой, а неизвест­ными нам примесями к ней?^** А между тем, например, почти поло­вина всех опытов Фехнера основывается на подобном применении воды, и в том числе даже его «ехрегementum crucus»⁴³, при помощи которого он хотел на развалинах химической теории незыблемо установить контактную теорию. Как видно уже отсюда, почти во всех вообще опытах, за исключением немногих, чуть ли не совер­шенно игнорировались химические процессы в цепи, являющиеся подлинным источником так называемой электродвижущей силы. Но существует целый ряд цепей, из химических формул которых совсем нельзя сделать никакого надежного вывода о происходящих в них после замыкания тока химических превращениях. Напро­тив, нельзя, как говорит Видеман (т. I, стр. 797), «отрицать того, что мы еще далеко не во всех случаях можем обозреть химические притяжения в цепи». Поэтому в отношении химической стороны рассматриваемых явлений — стороны, приобретающей все более и более важное значение, все подобного рода эксперименты но имеют ценности до тех пор, пока они не будут повторены при таких условиях, чтобы можно было контролировать указанные про­цессы.

В этих опытах лишь в виде исключения принимаются во вни­мание происходящие в цепи превращения энергии. Многие из них были произведены до того, как в естествознании был признан закон эквивалентности движения, и, непроверенные и незакончен­

{123}

ные, они по традиции переходят из одного учебника в другой. Если в прежнее время говорили, что электричество не обладает инерцией (утверждение, имеющее приблизительно столько же смысла, как и фраза: скорость не имеет удельного веса), то этого уже никак нельзя сказать относительно учения об электричестве.

_______

Мы до сих пор рассматривали гальванический элемент как такое приспособление, в котором благодаря установившимся кон­тактным отношениям химическая энергия — неизвестным нам пока образом—освобождается и превращается в электричество. Точно так же мы рассматривали электролитическую ванну как такой аппарат, в котором происходит обратный процесс, а именно элек­трическое движение превращается в химическую энергию и по­требляется как таковое. Мы долиты были при этом выдвинуть на первый план столь пренебрегавшуюся электриками химическую сторону процесса, ибо только таким путем можно было избавиться от хаоса представлений, перешедших от старой контактной теории и от учения о двух электрических жидкостях. Покончив с этим, мы должны обратиться к вопросу о том, происходит ли химический процесс в цепи при тех же самых условиях, как и вне ее, или же при этом наблюдаются особые, зависящие от электрического воз­буждения явления.

В любой науке неправильные представления (если отвлечься от погрешностей наблюдения) являются в конце концов непра­вильными представлениями о правильных фактах. Факты оста­ются, даже если имеющиеся о них представления оказываются ложными. Если мы и отбросили старую контактную теорию, то все еще существуют те установленные же факты, объяснению ко­торых она должна была служить. Рассмотрим же эти факты, а вместе с ними и собственно электрическую сторону процесса в цепи.

Нет спора по поводу того, что при контакте разнородных тел вместе с химическими изменениями или без них происходит возбуждение электричества, которое можно обнаружить при помощи электроскопа или гальванометра. В отдельных случаях, как мы уже видели вначале, трудно установить источник энергии этих, самих по себе крайне ничтожных явлений движения; доста­точно сказать, что всеми признается существование подобного внешнего источника.

Кольрауш опубликовал в 1850—1853 гг. ряд опытов, где он соединял попарно отдельные составные части цепи, определяя в каждом случае получавшиеся статически-электрические напря­жения; электродвижущая сила элемента должна по его мысли составиться из алгебраической суммы этих напряжений. Так, например, принимая напряжение Zn/Cu = 100, он вычисляет отно­сительные силы элементов Даниэля и Грова следующим образом.

{124}

Для элемента Даниэля:

Zn/Gu + amalg. Zn/H₂S0₄ + Gu/S0₄Cu = 100 +149 — 21

Для элемента Грова:

Zn/Pt+ amalg. Zn/H₂S0₄ + Pt/HN0₃ = 107 + 149 +149

что приблизительно согласуется с прямым измерением силы тока этих элементов. Но эти результаты отнюдь не являются надежными. Во-первых, сам Видеман обращает внимание на то, что Кольрауш приводит только конечный результат, «не давая, к сожалению, никаких числовых данных относительно результатов отдельных опытов»44. А, во-вторых, сам Видеман неоднократно признается в том, что все попытки определить количественным образом элек­трические возбуждения, имеющие место при контакте металлов, а еще более при контакте металлов и жидкостей, по меньшей мере очень ненадежны из-за многочисленных неизбежных источников погрешностей. Хотя, несмотря на это, он не раз оперирует циф­рами Кольрауша, мы поступим лучше, если не последуем за ним в этом, тем более, что имеется другой способ определения, против которого нельзя выдвинуть этих возражений.

Если погрузить обе возбуждающие электричество пластинки какой-нибудь цепи в жидкость и соединить их с концами гальвано­метра, замкнув таким образом цепь, то, согласно Видеману, «первоначальное отклонение магнитной стрелки гальванометра до того, как химические изменения изменили силу электрического возбуждения, является мерой для суммы электродвижущих сил в замкнутой цепи»⁴⁵. Таким образом, цепи различной силы дают различные первоначальные отклонения, и величина этих первона­чальных отклонений пропорциональна силе тока соответствующих цепей.

Может показаться, что мы имеем здесь перед собою в осяза­тельном виде «электрическую разъединительную силу», «контакт­ную силу», вызывающую некоторое движение независимо от вся­кого химического действия. Так собственно и думает вся контакт­ная теория. И, действительно, здесь перед нами такое соотношение между электрическим возбуждением и химическим действием, которого мы в предыдущем изложении еще не подвергли исследо­ванию. Чтобы перейти к этому соотношению, рассмотрим прежде всего несколько ближе так называемый закон электродвижущих сил; мы убедимся при этом, что и здесь традиционные контактные представления не только не дают никакого объяснения, но опять-таки прямо преграждают путь для всякого объяснения.

Если взять любой гальванический элемент из двух металлов и одной жидкости — например, из цинка, разбавленной соляной кислоты и меди — и поместить в него какой-нибудь третий металл, например платиновую пластинку, не соединяя ее проволокой с внешней частью цепи, то начальное отклонение гальванометра

{125}

будет точно такое же, как и без платиновой пластинки. Таким образом, последняя не оказывает никакого воздействия на возбу­ждение электричества. Но на языке защитников представления об электродвижущей силе нельзя так просто выразить этот факт. У них мы читаем следующее:

«На место электродвижущей силы цинка и меди в жидкости появилась теперь сумма электродвижущих сил цинка и платины и платины и меди. Так как от введения платиновой пластинки путь электричеств не изменился заметным образом, то из равен­ства показаний гальванометра в обоих случаях мы можем заклю­чить, что электродвижущая сила цинка и меди в жидкости равна электродвижущей силе цинка и платины плюс электродвижущая сила платины и моди в той же жидкости. Это соответствовало бы выдвинутой Вольтой теории возбуждения электричества между металлами самими по себе. Результат этот, справедливый в при­менении к любым жидкостям и металлам, выражают следующим образом: металлы при своем электродвижущем возбуждении жидкостями следуют закону вольтова ряда. Этот закон называют также законом электродвижущих сил» (Видеман, т. I, стр. 62).

---

Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 63; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!